مقدمه ای بر بیوالکترومغناطیس

توضیحات کتاب

اگرچه نظریه میدان الکترومغناطیسی کلاسیک (EM) به طور معمول در حساب برداری و معادلات دیفرانسیل تعبیه شده است، بسیاری از مفاهیم و ویژگی های اساسی را می توان با دانش ریاضی مقدماتی درک کرد. به طور کامل بازبینی و به روز شده، مقدمه اولیه بر بیوالکترومغناطیس، ویرایش دوم، فرآیند تحقیقات بین رشته ای را با معرفی دانشمندان علوم زیستی با مفاهیم اساسی میدان های EM تسهیل می کند.

این نسخه جدید عناصری از EM را مشخص می کند که برای دانشمندان زندگی که با فیزیکدانان و مهندسان برق کار می کنند مفید است. هر مفهوم با یک کاربرد و بحث مرتبط ارائه شده است. از جمله کاربردهای آن می توان به هایپرترمی، تحریک عصبی، MRI، NMR، سونوگرافی و ضربان قلب/دفیبریلاسیون اشاره کرد. با استفاده آزادانه از نمودارها و نمودارها، این نقطه دسترسی کیفی و گویا:

کل طیف فرکانس را از جریان مستقیم (DC) تا فرکانس های نوری پوشش می دهد

شامل بیش از 200 تصویر با 40 کاربرد پزشکی است

شامل مثال هایی از برنامه های واقعی برای توضیح مفاهیم

تمرکز بر توضیح کیفی مفاهیم کلیدی، اصول اساسی و رفتارهای مشخصه میدان های EM، بدون دقت ریاضی

قوانین عملی را برای درک موقعیت های واقعی ارائه می دهد

برخلاف کتاب‌های EM معمولی که به حساب برداری و معادلات دیفرانسیل جزئی نیاز دارند، فقط به یک پس‌زمینه جبر نیاز دارد.

این ویرایش دوم با ارائه یک نمای ساده از یک موضوع بسیار پیچیده، مقدمه‌ای در دسترس برای دانشمندان علوم زیستی و فن‌آوران پزشکی در مورد نحوه عملکرد میدان‌های EM، آنچه که آنها را کنترل می‌کند و عوامل مهم برای تنظیمات آزمایشی ارائه می‌کند.

فهرست مطالب

میدان های الکتریکی و مغناطیسی: مفاهیم اساسی. رفتار EM هنگامی که طول موج در مقایسه با اندازه جسم بزرگ است. رفتار EM هنگامی که طول موج تقریباً به اندازه جسم است. رفتار EM هنگامی که طول موج بسیار کوچکتر از جسم است. دزیمتری بیوالکترومغناطیسی الکترومغناطیسی در پزشکی: امروز و فردا. ضمیمه ها فهرست مطالب.

الکترومغناطیس و مایکروویو

الکترومغناطیس و مایکروویو

تحقیقات الکترومغناطیسی و مایکروویو زمینه های مختلفی را بررسی می کند ، از مطالعات نظری پیشرفته گرفته تا کارهای کاربردی مربوط به تجارت و صنعت. محققان ما در این زمینه به دنبال درک ، کنترل و اعمال پدیده های فیزیکی مرتبط با میدان های الکتریکی و مغناطیسی ، از جمله انتشار امواج الکترومغناطیسی هستند.  

فعل و انفعالات لیزر و الکترون نسبی

از این فصل حرکت الکترون در لیزر فوق العاده شدید نسبی در نظر گرفته شده است. بررسی اجمالی نظریه نسبی گرایی دینامیک الکترون در میدان های الکتریکی و مغناطیسی لیزر ارائه شده است. با نشان دادن اینکه پارامتر پتانسیل و قدرت بردار لورنتس در قاب متحرک در جهت انتشار لیزر ثابت نیست ، معادله اویلر-لاگرانژ در رژیم نسبی حاصل می شود. نشان داده شده است که یک حرکت الکترون دارای حل تحلیلی در خلا است و به عنوان حرکت متوسط در جهت انتشار لیزر با تقریباً سرعت نور حرکت می کند.  

تولید پرتوهای یونی با لیزر

توسعه تکنیک های تقویت پالس جیرجیرک (CPA) تولید پالس های لیزر با شدت بالا و کوتاه مدت را امکان پذیر کرده است که می تواند برای ایجاد پرتوهای پر انرژی یونها با تعامل با یک هدف استفاده شود. یون ها توسط میدان های الکتریکی تلویزیون در متر در متر حاصل از تفکیک بار الکترونیکی گرم شتاب می گیرند و برای رسیدن به انرژی های تقریباً 60MeV (I> 1020W / cm2) ضبط شده اند. این یون های انرژی زا می توانند به طور بالقوه برای طیف وسیعی از برنامه ها استفاده شوند. 

معادلات ماکسول

معادلات ماکسول

کنترل قابل پیش بینی ذرات باردار فقط توسط میدان های الکتریکی و مغناطیسی انجام می شود و پویایی پرتو نتیجه چنین فعل و انفعالی است. ما سعی می کنیم میدان های الکترومغناطیسی را به گونه ای طراحی و فرموله کنیم که بتوان از آن برای پیش بینی دقیق رفتار ذرات باردار استفاده کرد. برای توصیف تعامل عمومی زمینه ها بر اساس جریان الکتریکی در دستگاه های خاص و ذرات باردار آزاد که می خواهیم آنها را حفظ کنیم ، هدایت و تمرکز کنیم

تابش الکترومغناطیسی

تابش الکترومغناطیسی

نوعی تابش شامل نور مرئی ، امواج رادیویی ، اشعه گاما و اشعه ایکس ، که در آنها میدان های الکتریکی و مغناطیسی به طور همزمان تغییر می کنند. اشکال مختلف با طول موج و انرژی متفاوت هستند. به عنوان مثال ، نور مرئی نسبت به اشعه ایکس یا اشعه گاما با طول موج کوتاه و انرژی زیاد دارای طول موج نسبتاً طولانی و انرژی کمتری است.

معادلات ماکسول

معادلات ماکسول

معادلات ماکسول مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی است که همراه با قانون نیروی لورنتز پایه و اساس الکترومغناطیس کلاسیک ، اپتیک کلاسیک و مدارهای الکتریکی را تشکیل می دهند. این معادلات یک مدل ریاضی برای فن آوری های الکتریکی ، نوری و رادیویی مانند تولید برق ، موتورهای الکتریکی ، ارتباط بی سیم ، لنزها ، رادار و غیره ارائه می دهند. [توجه 1] این معادلات به نام فیزیکدان و ریاضیدان جیمز کلرک ماکسول ، که بین سالهای 1861 و 1862 منتشر شد ، شکل اولیه معادلات را منتشر کرد که شامل قانون نیروی لورنتز بود. ماکسول برای اولین بار از معادلات استفاده کرد تا بگوید نور پدیده الکترومغناطیسی است.

حالت های موجود در موجبرها

حالت های موجود در موجبرها را می توان به شرح زیر طبقه بندی کرد:

حالتهای عرضی الکترومغناطیسی عرضی (TEM)

نه میدان الکتریکی و نه مغناطیسی در جهت تکثیر.

حالتهای الکتریکی عرضی (TE) 

نحوه ارتباط نسبی میدان های الکتریکی و مغناطیسی